第1題
一環狀壁（annular wall）之內半徑及外半徑分別為r0 及r1，其上之壁溫 分別為T0 及T1（T0＞T1）。此管壁之熱傳導度（thermal conductivity）隨 溫度線性變化，從內管壁之k0 變化至外管壁之k1。環狀壁之長度為L。 請求解經管壁之熱流量（heat flow through the wall）。（20 分）
民國111年 高考三級 化學工程 輸送現象與單元操作考古題
民國111年 高考三級 化學工程 輸送現象與單元操作收錄考選部官方試題，共 5 題可線上瀏覽，考選部未公告本科目答案。
官方資料
題目與答案
第2題
50℉之水以8 ft / s 流速流經一水平之長塑膠管，其內徑（inside diameter） 為3 in.。水之密度為62.42 lb/ ft3，黏度（viscosity）為1.310 cp。泛寧摩 擦係數（Fanning friction factor）f = 0.046 Re-0.2，其中Re 為雷諾數 （Reynolds number）。 請計算每100 ft 管長之壓力降。（12 分） 假如每100 ft 管長之壓力降限制為2 lbf / in.2 以內，最大容許之水流 速為多少？（8 分） 單位換算：1ft = 12 in.，1in. =2.54 cm，1poise = 0.0672 lb/ft．s， 1lb = 0.45359 kg，g = 32.174 ft/s2，1lbf = 32.174 lb．ft/s2。
第3題
欲以一幾何相似（geometrically similar）之小攪拌槽（agitated tank）實 驗來預測大攪拌槽之流場，大攪拌槽及小攪拌槽置於中心之動葉輪 （impeller）直徑分別為DI 及DII，請問大小攪拌槽動葉輪轉速之關係及 大小攪拌槽所使用液體物性（physical property）之關係為何？（20 分）
第4題
一同向流（parallel flow）之熱交換器使用溫度為20℃，流量為13,000 kg/h 的冷水將18,000 kg/h 之四氯化碳從85℃降溫為40℃。管壁之熱傳 阻力可忽略。管外（四氯化碳側）之熱傳係數為1,700 W/m2℃，管內（冷 水側）之熱傳係數為11,000 W/m2℃。四氯化碳之比熱為0.20 cal/g℃; 水 之比熱為1 cal/g℃。（1 cal = 4.184 J）（每小題10 分，共20 分） 此熱交換器熱傳面積為多少？ 如冷水及四氯化碳之流量及進口溫度均不變，但改以逆向流 （counter current flow）於此熱交換器交換熱量，熱傳係數假設不變， 請問逆向流熱交換量為同向流時之多少倍？
第5題
一批粗戊烷（crude pentane）包含12 mol %正丁烷（n-butane）及88 mol % 正戊烷（n-pentane）。如以大氣壓力下之批次蒸餾（batch distillation）去 除95%的正丁烷，剩下液體（remaining liquid）之成分為何？在此操作 範圍內，正丁烷對正戊烷之平均相對揮發度（relative volatility）為3.5。 （20 分）